Innspace

Tag: eksploracja

  • Robotyka planetarna

    Robotyka planetarna

    Po co nam roboty w kosmosie? Do zastąpienia człowieka w nużących, męczących czy niebezpiecznych zadaniach. Nie jest to jednak jedyne uzasadnienie wykorzystania robotów w kosmosie — roboty w kosmicznym środowisku rzutują na wpływ człowieka tam, gdzie ludzie nie mogą jeszcze dotrzeć. Łaziki planetarne są wyjątkowo przydatne w prawie wszystkich typach misji planetarnych na planetach o stałych powierzchniach, od małych ciał, takich jak asteroidy i komety, przez księżyce gazowych gigantów i naszą własną Ziemię, po planety typu ziemskiego, takie jak Mars.

    Autor: Kajetan Gudowski

    Robotyka Planetarna

    Robotyka planetarna jest związana z działalnością pojazdów kosmicznych, takich jak: łaziki, lądowniki oraz sondy, których prace są eksploracją innych planet lub asteroid. Ta interdyscyplinarna dziedzina  jest ściśle związana zagadnieniami, takimi jak: autonomiczne przemieszczanie się po nieznanym i innym miejscu i pokonywaniem naszej lokalizacji, systemy czujników i urządzeń, komponentów, koncesów obsługi i infrastruktury, obsługi koncepcji robotycznych do eksploracji, mikropenetracji, nanołaziki, także mechanizmów i penetracji podpowierzchniowych oraz urządzeń do pobierania, transportu i pobierania materiałów[1].

    Czym jest łazik planetarny?

    Łazik planetarny jest to poruszające się urządzenie służące do eksploracji księżyców i planet Układu Słonecznego. Dzisiejsi robotyczni nomadzi przemierzający obce ciała niebieskie i odkrywający sekrety kosmosu przemieszczają się autonomicznie dzięki rozwojowi oprogramowania do nawigacji i autonomicznego sterowania. Łaziki planetarne starszej daty, takie jak Łunochod ZSRR czy też Sojourner działający w ramach misji Mars Pathfinder, były sterowane przez operatorów z Ziemi. 

    Łaziki planetarne mają kilka zalet w porównaniu z lądownikami, które są nieruchome — mogą eksplorować większy obszar i mogą być kierowane do eksploracji interesujących cech powierzchni, które pojawiają się na ich drodze. Jeśli ich baterie są zasilane przez panele słoneczne, można je ustawić tak, aby zebrać jak najwięcej światła w miesiącach zimowych, gdy Słońce znajduje się nisko nad horyzontem. Każdy łazik musi być przynajmniej częściowo autonomiczny, ponieważ sygnały radiowe poruszają się z prędkością światła, więc potrzebują czasu, aby dotrzeć od kontrolera z Ziemi do łazika.

    Zaletą łazika w porównaniu z orbiterami (pojazdami badającymi ciało niebieskie z orbity ) jest to, że może badać powierzchnię ciała niebieskiego do poziomu mikroskopijnego i może przeprowadzać eksperymenty fizyczne (instrumenty łazika są w kontakcie z powierzchni, dzięki czemu możliwe jest bardziej szczegółowe zbadanie na różne sposoby). Z drugiej strony łaziki mają wadę w porównaniu z orbiterami, ponieważ są bardziej podatne na awarie, z powodu lądowania i innych występujących zagrożeń, i mogą badać stosunkowo niewielki obszar ciała niebieskiego wokół samego miejsca lądowania, podczas gdy orbitery mogą “zobaczyć” całość z powierzchnią swoich instrumentów z orbity [8].

    Podstawowym celem łazika jest nawigacja i przemierzanie nieznanego, wrogiego terenu, rozpoznawanie i pokonywanie przeszkód, rozmieszczanie oprzyrządowania naukowego i pozyskiwanie próbek w celach naukowych. Zakres środowisk planetarnych jest ogromny, od stosunkowo łagodnych i płaskich po skrajnie skaliste i wrogie. Większość naziemnych platform robotyki mobilnej jest obsługiwana w stosunkowo korzystnych środowiskach, takich jak korytarze biurowe itp., pomimo niedawnego nacisku na paradygmaty robotyki „ucieleśnionej” lub „sytuowanej”, które podkreślają konieczność radzenia sobie z realistycznymi (i tak bezkompromisowymi) środowiskami. Badania nad robotyką mobilną naziemną mają tendencję do wykorzystywania prymitywnych systemów mobilności, takich jak napędy różnicowe i konfiguracje trójkołowe obejmujące dwa napędzane koła i samonastawne. Robotyka planetarna nie ma tego luksusu — środowiska planetarne są surowe, wrogie oraz nieznane. Łaziki planetarne mają szereg dodatkowych krytycznych ograniczeń, których zazwyczaj nie ma w przypadku tradycyjnych naziemnych robotów mobilnych: 

    • • niekorzystny teren charakteryzujący się skałami, klifami, szczelinami itp. z niewielką liczbą cech dla samo lokalizacji;
    • brak a priori danych dotyczących konkretnych cech tego środowiska, które należy zbadać;
    • rozbudowany czas lotu sygnału i ograniczone okna komunikacji z Ziemią sugerując potrzebę wysokiego stopnia autonomii;
    • nieprzyjazne warunki otoczenia, w tym ekstremalne temperatury i środowiska pyłowe;
    • ograniczona dostępność mocy;
    • wymagania wysokiej niezawodności, które ograniczają złożoność mechaniczną.

     To właśnie te kwestie, które nakładają na łaziki planetarne bardziej rygorystyczne ograniczenia niż tradycyjnie kojarzone są z naziemnymi robotami mobilnymi, mają znaczący wpływ na projektowanie i metodologie stosowane w łazikach planetarnych. Podwozie zazwyczaj stanowi około 30% całkowitej masy łazika [8]. 

    Pierwsze łaziki

    Wielki skok dla ludzkość, ale jeszcze większy dla robotyki. Większość osób łaziki zna oraz kojarzy z Marsem ale pierwszym robotem który miał wylądować  na Księżycu, był radziecki Łunochod, określany mianem jako „łazik zero”. Niestety, nie dotarł na miejsce, ponieważ uległ zniszczeniu podczas nieudanego startu, do którego doszło 19 lutego 1969 roku. Łunochod 1 (rys.1) już jednak dotarł na powierzchnie Srebrnego  Globu w listopadzie 1970 roku. Misja tego radzieckiego robota miała trwać tylko  3 dni a  pracował aż przez 11 miesięcy. Innym typem księżycowego łazika jest LRV, czyli Lunar Roving Vehicle (rys. 2) używany w trakcie trzech ostatnich misji programu Apollo (Apollo 15, 16 i 17) do transportowania sprzętu oraz samych astronautów. Projektantem LRV był Mieczysław Bekker polski inżynier oraz żołnierz, absolwent Politechniki Warszawskiej. 

    Model pojazdu Łunochod
    Pojazd używany w ostatnich 3 misjach Apollo

    Początki eksploracji Czerwonej Planety

    Wszystkie dotychczasowe misje łazików planetarnych przyjęły konstrukcje podwozi kołowych w różnych rozmiarach łazików, aby zapewnić prostotę mechaniczną i wysoką niezawodność. Wydaje się, że trend ten utrzyma się w dającej się przewidzieć przyszłości. Jedynym wyjątkiem był pierwszy łazik, który bezpiecznie dotarł na powierzchnię Marsa, mowa tu o nanołazik Prop-M (rys. 3) na rosyjskim lądowniku Mars 3 który wylądował w grudniu 1971. 4,5 kg Prop-M był połączony 15-metrowym przewodem z lądownikiem,  używał pary nart zamontowanych na nogach dzięki którym miał „chodzić” a nie jeździć tak jak inne roboty tego typu. Niestety misja nie powiodła się po udanym lądowaniu, kontakt z lądownikiem został stracony w kilkanaście sekund po lądowaniu a łazik już później już nigdy nie został użyty [8].

    Niewątpliwie Związek Radziecki dotarł jako pierwszy na Marsa ale to Stanom Zjednoczonym udało się wysłać  pierwszą udaną misję wykorzystującą samobieżny pojazd na innej planecie. Misja Mars Pathfinder bo o niej mowa miała na pokładzie łazik Sojourner (rys. 4) który był zasilany przez panele słoneczne. Przesłał on na Ziemię 550 zdjęć i dokonał 15 analiz składu  chemicznego skał [2, 8].

    Sojourner

    Marsjańscy bliźniacy

    Misja MER czyli Mars Exploration Rover była podwójną misją NASA która obejmowała dwa bliźniaczo podobne łaziki Spirit oraz  Opportunity.  Celem misji było poznanie historii geologicznej i klimatycznej Marsa.  Pozwoliło to na stwierdzenie, czy na Marsie występuje woda, czy istniały tam kiedykolwiek warunki umożliwiające powstanie życia.

    Nasi bliźniacy zostali  rozdzieleni, łaziki były nakierowane na miejsca po przeciwnych stronach Marsa, które wyglądały, jakby w przeszłości były dotknięte wodą w stanie ciekłym. Spirit wylądował w kraterze Gusiew, prawdopodobnie dawnym jeziorze w gigantycznym kraterze uderzeniowym. Opportunity wylądował na Meridiani Planum, miejscu, gdzie złoża minerałów sugerowały, że Mars miał mokrą historię.

    Dzięki danym z łazików naukowcy z misji zrekonstruowali starożytną przeszłość, kiedy Mars był zalany wodą. Zarówno Spirit, jak i Opportunity znalazły dowody na przeszłe mokre warunki, które prawdopodobnie mogły wspierać życie drobnoustrojów. Badanie Opportunity nad kraterami „Eagle” i „Endurance” ujawniło dowody na istnienie w przeszłości jezior między wydmowych, które wyparowały, tworząc bogate w siarczany piaski. Piaski zostały przerobione przez wodę i wiatr, zestalone w skałę i przesiąknięte wodą gruntową. 

    Podczas gdy początkowe podróże Spirita w kraterze Gusiewa ujawniły bardziej bazaltowe otoczenie, po dotarciu do „Columbia Hills” łazik znalazł różne skały, co wskazuje, że wczesny Mars charakteryzował się uderzeniami, wybuchowym wulkanizmem i wodą podpowierzchniową. Niezwykle jasne plamy gleby okazały się wyjątkowo słone i dotknięte wodą z przeszłości. Na „Home Plate”, kolistym elemencie „Inner Basin” „Columbia Hills”, Spirit odkrył drobno warstwowe skały, które są równie przekonujące pod względem geologicznym, jak te znalezione przez Opportunity.

    Oba łaziki przekroczyły planowany 90-dniowy czas trwania misji o wiele lat. Spirit działał 20 razy dłużej niż jego pierwotny projekt, aż do ostatecznego przekazania go na Ziemię 22 marca 2010 roku. Opportunity nadal działa ponad dekadę po wystrzeleniu. W 2015 roku Opportunity pobiło rekord podróży pozaziemskich, pokonując dystans ponad 42-kilometrowy maraton. Opportunity ma jeszcze jeden pobity rekord a mianowicie czas działania, jego misja zakończyła się 13 lutego 2019 roku, po ostatniej, nieudanej próbie komunikacji z łazikiem. Wcześniejszym rekordzistą był radziecki łazik Łunochod 1 którego rekord nie został pobity przez 30 lat [4, 5, 8.]

    Łazik Prop-M – wizja artystyczna
    Łazik opportunity

    Ruchome laboratorium na Marsie

    W 2012 roku miało miejsce lądowania na Marsie w kraterze Gale’a łazika Curiosity w ramach misji Mars Science Laboratory. Jego celem jest odpowiedzenie na fundamentalne pytania które trapi naukowców już od setek lat a mianowicie czy istnieje bądź czy istniało kiedyś życie na Marsie po przez zbadanie warunków panujących w przeszłości geologicznej Marsa szczególności miejsca i roli wody w jego historii.

    Mars Science Laboratory przybył na Marsa dzięki innowacjom technologicznym, które przetestowały zupełnie nową metodę lądowania. Statek kosmiczny opadł na spadochronie, a następnie w ostatnich sekundach przed lądowaniem system lądowania wystrzelił rakiety, aby umożliwić mu zawisanie, podczas gdy linka opuszczała Curiosity na powierzchnię. Łazik wylądował na kołach, linka została odcięta, a system lądowania odleciał, by wylądować awaryjnie w bezpiecznej

    Curiosity bada krater Gale i pozyskuje próbki skał, gleby i powietrza do analizy na pokładzie. Łazik wielkości samochodu jest tak wysoki jak koszykarz i wykorzystuje ramię o długości ponad 2 metrów, aby umieścić narzędzia blisko skał wybranych do badania. Duży rozmiar Curiosity pozwala na przenoszenie zaawansowanego zestawu 10 instrumentów naukowych. 

    Posiada narzędzia,  w tym 17 kamer, laser do odparowywania i badania niewielkich, punktowych plamek skał na odległość oraz wiertło do zbierania sproszkowanych próbek skał. Poluje na specjalne skały, które powstały w wodzie i/lub mają oznaki organiczne. Tak liczne wyposażanie potrzebuje również efektywnego zasilania niestety ogniwa słoneczne nie dałyby rady nam tego zapewnić dlatego inżynierowie JPL wpadli na pomysł żeby łazik zasilić plutonem. MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) czyli  radioizotopowy termoelektryczny generator jest baterią ogniw sjądrowych, która z wysoką sprawnością zamienia energię jądrową w energię elektryczną. Całość składa się z dwóch głównych elementów: ze źródła energii termicznej, którym jest dwutlenek plutonu-238 i półprzewodnikowego zestawu termopary.

    Curiosity niesie ze sobą największe, najbardziej zaawansowane instrumenty do badań naukowych, jakie kiedykolwiek wysłano na powierzchnię Marsa. Historia marsjańskiego klimatu i geologii zapisana jest w chemii i budowie skał i gleby. Curiosity odczytuje ten zapis, analizując sproszkowane próbki wywiercone ze skał. Mierzy również chemiczne odciski palców obecne w różnych skałach i glebach, aby określić ich skład i historię, zwłaszcza ich przeszłe interakcje z wodą [3 ,8 ,9].

    Łazik Curiosity w centrum JPL NASA

    Mars 2020

    Co wspólnego mają bracia Wright oraz dron na Marsie? Wszyscy przeszli do historii dokonując niemożliwego. Zacznijmy od początku łazik Perseverance misji Mars 2020 jest częścią  większego  programu Mars Exploration Program NASA która ma za zadanie sprowadzenia próbek zebranych przez łazik  Perseverance na Ziemie. 

    Robot eksplorujący czerwoną planetę z wyglądu niczym nie różni się od swojego starszego brata Curiosity. Perseverance ma za to inne urządzenie badawcze  do prowadzenia naukowych, również różni się też innymi kołami ze względu na to że w Curiosity uległy zniszczeniu przez jeżdżenie po ostrych kamieniach. 

    Łazik planetarny Perseverance wyposażony w 7 urządzeń naukowo badawczych przede wszystkim w MOXIE ( ang. The Mars Oxygen ISRU Experiment ) czyli marsjański eksperyment produkcji tlenu technologia ta ma zbadać czy będzie możliwa produkcja tlenu z marsjańskiej atmosfery, a konkretnie z dwutlenku węgla. Dzięki tej misji projektanci przyszłych załogowych wypraw na Marsa będą mogli dowiedzieć się jak korzystać z marsjańskich zasobów do produkcji tlenu do oddychania ludzi i ewentualnie jako utleniacza do paliwa rakietowego.

    Nasz łazik wylądował kraterze Jezero o złożonej historii geologicznej, który w odległej przeszłości mieścił jezioro. Łazik będzie wprowadzać wiertło, które może zebrać próbki rdzeniowe najbardziej obiecujących skał i gleb i odłożyć je na bok w „skrzynce” na powierzchni Marsa. Przyszła misja mogłaby potencjalnie zwrócić te próbki na Ziemię.

    Pomogłoby to naukowcom badać próbki w laboratoriach za pomocą specjalnego sprzętu wielkości pomieszczenia, który byłby zbyt duży, aby zabrać go na Marsa. 

    Poza zbieraniem próbek oraz innowacyjnym rozwiązaniom produkcji tlenu z atmosfery innej planety, łazik planetarny Perseverance miał jeszcze jedno zadanie bezpiecznie przetransportować Ingenuity  zrobotyzowany wiropłat. Ingenuity, o którym była mowa na początku o  odbył pierwszy w historii astronautyki lot z napędem na planecie innej niż Ziemia. Dron wzniósł się pięć razy, była to przede wszystkim demonstracja nowej technologii. Ingenuity ma sprawdzić, czy technologia pozwala bezpiecznie latać bezpiecznie na Marsie.  Dron komunikuje się z łazikiem Perseverance w trakcie lotu oraz bezpośrednio po każdym lądowaniu. Śmigłowiec jest zaprojektowany tak, aby przekazywał obrazy „z lotu ptaka” w rozdzielczości około dziesięciokrotnie większej niż obrazy orbitalne, a także obrazy miejsc, które mogą być przesłonięte dla kamer łazika Perseverance [6, 8].

    Łazik Perseverance – wizualizacja
    Ingeniuty

    Kolebka łazików

    No dobra, ale gdzie te wszystkie łaziki powstają oraz kto za to odpowiada? Jet Propulsion Laboratory  (Laboratorium Napędu Odrzutowego) jedno z centrów badawczych NASA, które znajduje się w Pasadenie w stanie Kalifornia. To właśnie tu powstają wszystkie łaziki, sondy i lądowniki  oraz są tworzone misje bezzałogowe z wykorzystaniem robotów. Pracownicy JPL obejmują zróżnicowaną populację naukowców, inżynierów, technologów, programistów, komunikatorów, projektantów, ekspertów ds. bezpieczeństwa, administratorów biznesowych i innych. Gdy naukowcy oraz inżynierowie projektują misje, oraz roboty, to właśnie technicy budują łazik. Praca techników lotniczych jest wykonywana ręcznie oraz bardzo trudna, ponieważ  w dużej mierze to właśnie od nich zależy czy łazik poleć, czy też nie, jedna mała niedokręcona śrubka może skutkować katastrofą oraz stratą setek milionów dolarów.  

    Ośrodek JPL NASA w Pasadenie
    Źródła:
    [1] https://polsa.gov.pl/projekty/peraspera/robotyka-kosmiczna/
    [2]  https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/pathfinder/
    [3] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-science-laboratory/
    [4] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-exploration-rovers/
    [5] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-exploration-rovers/
    [6] https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars2020/
    [7] https://www.nasa.gov/stem-ed-resources/lunar-roving.html
    [8]  “PLANETARY ROVERS. Robotic Exploration of the Solar System” Alex Ellery

    [9] “The Design and Engineering of CURIOSITY. How the Mars Rover Performs Its Job”. Emily Lakdawalla

  • Kobieta w kosmosie — Program Mercury 13

    Kobieta w kosmosie — Program Mercury 13

    16 czerwca 1963 roku Valentina Tereshkova zapisała się na kartach historii jako pierwsza kobieta w kosmosie. W przestrzeni kosmicznej spędziła niecałe 3 dni, okrążając w tym czasie Ziemię 48 razy. W tym samym czasie, w Stanach Zjednoczonych, 13 kobiet uważnie przyglądało się jej poczynaniom. Gdyby program, w którym brały udział, zakończył się powodzeniem, historia lotów kosmicznych kobiet mogłaby wyglądać inaczej. 

     

    Autor: Koleta Dorosiewicz

    Powstanie programu „Kobieta w kosmosie”

    4 października 1957 roku jest datą niezwykle istotną dla przemysłu kosmicznego. To właśnie tego dnia ZSRR, wysyłając pierwszego sztucznego satelitę – Sputnika 1, rozpoczęło tzw. wyścig kosmiczny. Wydarzenia, które miały wtedy miejsce na zawsze odmieniły losy ludzkości. Szereg zmian, które zaczęło wprowadzać USA, doprowadziły do powstania w 1958 roku NASA – Narodowej Agencji Aeronautyki  i Przestrzeni Kosmicznej. Przez kolejne lata oba kraje szykowały przyszłych kosmonautów do podróży kosmicznych, badając granicę ich wytrzymałości fizycznej oraz psychicznej. NASA wyznaczyło Williama Randolpha Lovelace jako osobę odpowiedzialną za opracowanie serii testów i przygotowanie medyczne, których przejście pozwalało wziąć udział w programie Mercury – pierwszym amerykańskim programie kosmicznych lotów załogowych. Jednym z wymogów, które musiał spełniać kandydat, było posiadanie kwalifikacji na odrzutowce. W tych latach kobiety miały zakaz pilotowania myśliwców, co skreślało je ze wzięcia udziału w programie. Lovelace uważał, że kobiety mają cechy fizyczne i psychiczne odpowiedniejsze do lotów w kosmos, dlatego też w 1960 roku powołał do życia program „Kobieta w Kosmosie”. Zaprosił 25 najlepszych pilotek z kraju do wzięcia udziału w serii badań, które pozwalały zweryfikować ich predyspozycje do przyszłych misji. Były to dokładnie te same badania, które przeszli astronauci NASA. 

    Przebieg programu Mercury 13

    By zakwalifikować się do programu, kobiety musiały mieć mniej niż 35 lat, wykazywać się dobrym zdrowiem, mieć czteroletnie wykształcenie wyższe, posiadać co najmniej Licencje Pilota Zawodowego i mieć wylatane min. 2 tysiące godzin. Pierwszą osobą zakwalifikowaną do programu Lovelace’a została Geraldyn „Jerrie” Cobb. Przygotowane testy przeszły również: Myrtle K Cagle, Janet Dietrich, Marion Dietrich, Wally Funk, Sarah Lee Gorelick, Jane “Janey” Briggs Hart, Jean Hixson, Rhea Woltman, Gene Nora Stumbough, Irene Leverton, Jerri Sloan i Bernice Steadman.  

    Pierwsza faza była serią wyczerpujących testów fizycznych i egzaminów. Odbyła się ona w Albuquerque, gdzie robiono m.in. pełne prześwietlenia, badania ginekologiczne, elektrokardiogramy (EKG) do pomiaru tętna, elektroencefalogramy (EEG) do pomiaru aktywności mózgu, inne badania neurologiczne, badania płuc, czy testy pojemności tlenowej. Ta faza trwała 5 dni.

    Druga faza testów, w Oklahoma City, obejmowała badania psychologiczne, testy osobowości, dodatkowe badania neurologiczne oraz testy izolacyjne. Kandydatki m.in. zanurzono w komorze deprywacji sensorycznej. Jerrie Cobb wytrzymała w zbiorniku dziewięć godzin. Dla porównania najlepszym wynikiem wśród mężczyzn było sześć godzin, po tym czasie kandydat zaczął majaczyć. 

    Ostatnia faza składała się z symulacji lotu w mieście Pensacola na Florydzie. Kandydatki miały po raz pierwszy w życiu polecieć odrzutowcami oraz odbyć trening obciążeniowy. 

    Niestety, przed przystąpieniem do trzeciej fazy testów, rząd dowiedział się o programie Lovelace’a, który został natychmiast przerwany. 

    Walka o prawa astronautek

    17 lipca 1962, Jerrie Cobb i Jane Hart, zwróciły się do Kongresu, by walczyć o wznowienie programu. W latach 60. kobiety miały bardzo ograniczone prawa. John Glenn, pierwszy amerykański astronauta, zwrócił uwagę na „miejsce” kobiet w amerykańskim społeczeństwie, mówiąc, że „brak kobiet w kręgu pilotów myśliwców oraz astronautów jest wynikiem porządku społecznego”. Niezwykle istotne były również zeznania Jacqueline Cochran, pierwszej kobiety, które przekroczyła prędkość dźwięku. Ku zaskoczeniu wszystkich, Jacqueline stanęła po stronie NASA, a jej zeznania na zawsze pogrzebały szanse na wznowienie programu Mercury 13. Ostatecznie kobiety przegrały walkę o przywrócenie programu.

    Historyczny lot

    Wally Funk, jedna z uczestniczek programu Mercury 13, przez lata starała się o przyjęcie na szkolenia dla astronautek. Pomimo wspaniałych referencji i dużego doświadczenia jako pilot jej podania były odrzucane. By spełnić swoje marzenia, w 2011 roku wykupiła bilet na lot suborbitalny statkiem firmy Virgin Galactic. 10 lat później, Jeff Bezos – właściciel Blue Origin, zaprosił Wally na pokład New Shepard jako gościa honorowego. Tym samym po 60 latach od udziału w programie Mercury 13 udało jej się spełnić marzenie o locie w przestrzeń kosmiczną. Wally Funk przeszła do historii jako najstarsza osoba, która przekroczyła granicę kosmosu. 

    Wally Funk – uczestniczka programu Mercury 13. Fot. Getty Images

    Źródła:
    https://diandrareviewsitall.com/film-review-mercury-13-shows-the-cruel-hopelessness-of-sexism/
    https://www.space.com/mercury-13.html
    https://daily.jstor.org/how-the-mercury-13-fought-to-get-women-in-space
    https://www.space.com/wally-funk-mercury-13-astronaut-history
    https://www.national-geographic.pl/artykul/wczesne-zalogowe-loty-kosmiczne-kosmiczny-wyscig
    https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/czy-wally-funk-zostanie-najstarsza-astronautka-swiata

  • Technologie, które mają znaczący wpływ na eksplorację kosmosu

    Technologie, które mają znaczący wpływ na eksplorację kosmosu

    Druga dekada XXI w. przeniosła nas na kolejny etap rozwoju metod eksploracji kosmosu oraz wykorzystywania przestrzeni kosmicznej, by służyła człowiekowi. Rakiety wielokrotnego użytku, nadchodząca możliwość lotów suborbitalnych dla turystów, czy realizacja projektu utworzenia globalnego zasięgu sieci internetowej dzięki nadajnikom satelitarnym, to tylko te najbardziej znane i widoczne efekty pracy ogromnej rzeszy naukowców i inżynierów. Ten rozwój nie byłby jednak możliwy, gdyby nie kilka kluczowych technologii, które w miarę upływu czasu coraz bardziej rewolucjonizują przemysł kosmiczny, a z czasem być może wpłyną na to jak wygląda nasze codzienne życie. 

    Autor: Cyrus Sidor

    Druk 3D

    Druk 3D, czyli inaczej technologie wytwarzania przyrostowego to sposób produkcji wynaleziony w 1980 r. przez Charlesa Hulla. Dopiero jednak w ostatnich latach ta technologia zaczęła pełnić znaczącą rolę w przemyśle wyższych technologii (kosmicznym i lotniczym). Zasadniczymi zaletami druku 3D w porównaniu do konwencjonalnych technologii wytwarzania (technologii ubytkowych) jest możliwość tworzenia elementów bardzo skomplikowanych i znaczące zmniejszenie masy, co jest kluczowe w przypadku przemysłu kosmicznego. Druk 3D pozwala także na precyzyjne wytwarzanie elementów bardzo małych i unikatowych w stosunkowo krótkim czasie. Nie ma potrzeby kilkukrotnego przestawiania skomplikowanych maszyn, by wykonać element, wystarczy wczytać model elementu do programu i można rozpocząć produkcję. Jest to niezwykle przydatne przy prototypowaniu oraz w przestrzeni kosmicznej, gdzie masa, przestrzeń i możliwości produkcyjne są niezwykle ograniczone.

    Różnorodność metod druku 3D oraz materiałów, z których można wytwarzać elementy jest tak szeroka (od metali – tytan, nikiel, przez cement, aż po żywność), że technologie te mają wpływ na niemal każdą gałąź przemysłu. 

    Źródło: nasa.gov

    Przemysł kosmiczny już dziś korzysta z dobrodziejstw druku 3D, produkując części zamienne na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), a nawet elementy silników rakietowych. Aktualnie pracuje się na technologiami druku umożliwiającymi wyprodukowanie materiałów budowlanych na Księżycu, lub wydrukowanie całych modułów bazy księżycowej korzystając z księżycowego regolitu. 

    Technologie podtrzymywania życia

    Przestrzeń kosmiczna czy powierzchnia Księżyca, to nie są najbardziej sprzyjające miejsca dla człowieka, ani dowolnego innego organizmu.  Aby odbywać przełomowe misje człowiek musi mieć zapewnione podstawowe warunki bytowe – dostęp do wody, tlenu o odpowiednim ciśnieniu i temperaturze oraz pożywienia. Te elementy zaś generują problemy związane z produktami ubocznymi (np. dwutlenkiem węgla) i odpadami. Zapewnienie zatem długotrwałej obecności człowieka na orbicie (np. ISS – Międzynarodowa Stacja Kosmiczna) było dla naukowców i inżynierów zadaniem niełatwym. Idealnym rozwiązaniem byłoby stworzenie zamkniętego środowiska, przypominającego warunki ziemskie. Jednak narzędzia, które posiada człowiek są uboższe niż te, które posiada natura.

    nasa.gov
    nasa.gov

    Każdy system podtrzymywania życia musi poza umożliwieniem uzdatniania wody oraz powietrza i utrzymaniem odpowiedniego ciśnienia i wilgotności, zapewnić ciągłą kontrolę nad stężeniem niebezpiecznych substancji oraz w miarę możliwości zajmować się ich neutralizacją. 

    Rozwój tych systemów w ostatnim dziesięcioleciu pozwolił na oszczędzanie do 400 l wody wysyłanej na ISS rocznie. Ponadto, wciąż pracuje nad technologiami nowej generacji, takimi jak: przenośny regulator tlenu, przenośny system usuwania dwutlenku węgla i wilgoci, czy ulepszone rękawice do spacerów kosmicznych – elementy te mają umożliwić nieograniczoną w czasie możliwość wykonywania spacerów kosmicznych (EVA – Extravehicular Acivity). Wciąż unowocześniane i wymieniane są także systemy pokładowe ISS – systemy przetwarzania wody oraz tlenu. Nad tymi technologiami pracują zarówno naukowcy europejscy (ESA) jak i amerykańscy (NASA). Umożliwią one w przyszłości na odzyskanie blisko 100% tlenu z dwutlenku węgla wydychanego przez ludzi na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. 

    Materiały o ulepszonych właściwościach

    Przestrzeń kosmiczna to niegościnne miejsce nie tylko dla życia. W przeważającym stopniu wypełnia ją próżnia, która sprawia, że kosmos pełen jest skrajności. Od temperatur rzędu -240°C w miejscach zacienionych, przez temperatury podnoszące się do setek stopni Celsjusza, gdy są oświetlane przez Słońce (albo inne gwiazdy) do nawet milionów stopni – na jego powierzchni. Tak zmiennym warunkom muszą sprostać urządzenia, które wysyłamy w kosmos. Wciąż jednak naukowcy opracowują nowe lub ulepszają istniejące materiały, by mogły sprostać tym niezwykle trudnym warunkom eksploatacyjnym i umożliwiły coraz dłuższą i niezawodną pracę urządzeń w przestrzeni kosmicznej.

    Jednym z takich materiałów jest „szkło metaliczne” (ang. Bulk Metallic Glass) oraz inne metale amorficzne. Materiały te mogą łączyć w sobie zalety ceramiki w kontekście odporności na ścieranie wraz z wytrzymałością większą od tytanu w temperaturach rzędu -100°C, a dzięki małej gęstości nie ma przeciwwskazań do zastosowania ich w technologiach kosmicznych. 

    Wiele znanych nam metali traci swoje właściwości w bardzo niskich temperaturach (poniżej -100°C) oraz wymaga smarowania elementów ruchomych, co sprawia, że wysyłanie urządzeń mechanicznych (np. łazików) na inne planety wiąże się z ich niską wytrzymałością, krótką eksploatacją oraz dodatkowym wydatkiem energii, by utrzymać wyższą temperaturę współpracujących ze sobą elementów mechanicznych (np. przekładni, łożysk itp.).

     

    nasa.gov

    Naukowcy z NASA już dziś starają się opracować przekładnie zębate zdolne do pracy w temperaturach zewnętrznych rzędu -170°C, bez potrzeby dodatkowego ogrzewania lub smarowania. Tego typu urządzenia mają szansę umożliwić zwiększenie ilości eksperymentów naukowych przeprowadzanych w trudnych warunkach ze względu na mniejsze zapotrzebowania na energię, niezawodność oraz zmniejszenie masy całego urządzenia.

    Amorficzne metale mają także zastosowanie w biomedycynie, technologiach MEMS, czy nanotechnologii, a dokąd jeszcze zaprowadzi nas ich rozwój odkryje przed nami przyszłość. 

    A Wy? Jakie technologie uważacie za przełomowe w kontekście eksploracji kosmosu? Dajcie nam znać!

    Więcej na ten temat możecie posłuchać w naszej rozmowie z Cyrusem. 

  • Marsjańska wystawa we Wrocławiu

    Marsjańska wystawa we Wrocławiu

    Od 25 maja co 2 czerwca w Pasażu Grunwaldzkim można odwiedzać kosmiczną wystawę poświęconą Czerwonej Planecie o nazwie Kryptonim Mars. Odwiedzający mogą poczuć się jak pierwsi astronauci i dowiedzieć się więcej o Marsie i jego eksploracji.

    Wyjątkowa – bo interaktywna – wystawa, która spodoba się zarówno dzieciom, jak i dorosłym. Organizatorzy zabiorą odwiedzających w kosmiczną podróż, która zaczyna się przy ponad 3-metrowej rakiecie. Posłuchać można o budowie statków kosmicznych, zagrożeniach czyhających w kosmosie i samym locie na Marsa, który trwać będzie ok. 6 miesięcy!

    Kolejnym przystankiem są ogromne namioty, które skrywają wnętrze lądownika marsjańskiego i symulację pierwszej bazy na Marsie. To tu dowiedzieć się można, co znajduje się w lądowniku, dlaczego astronauci muszą ćwiczyć i jak reaguje nasze ciało na kosmiczne warunki.

    W bazie natomiast posłuchać można o marsjańskiej diecie oraz sprawdzić, czy ciężko byłoby być astronautą na Marsie i wykonać przygotowaną misję. 


    Znajdź nas!

    W przygotowaniu wydarzenia od strony merytorycznej pomagała członkini naszej grupy – Justyna Pelc! Justyna jest również przewodnikiem po terenie wystawy, więc kosmiczna przygoda jest gwarantowana.

    Cała przygoda kończy się przy Strefie Druku 3D, gdzie zapoznać się można z technologią, która może nam znacznie pomóc podczas budowy bazy na Marsie, a także samemu wydrukować dla siebie rakietę lub inny kosmiczny gadżet.

    Partnerami wystawy są Media Markt oraz Leo Rover. Patronami wystawy są czołowe polskie podmioty, związane z tematami kosmicznymi – Agencja Rozwoju Przemysłu, Mars Society Polska i European Space Foundation, natomiast patronat nad wystawą objęły portale AstroNET, Puls Kosmosu i Space24.


  • Podniebne miasta na Wenus czy drony na Tytanie. Jakie mamy plany na eksplorację kosmosu?

    Podniebne miasta na Wenus czy drony na Tytanie. Jakie mamy plany na eksplorację kosmosu?

    Podróże kosmiczne już dawno przestały być odległym marzeniem, a stają się naszą rzeczywistością. Z różnych stron świata dochodzą do nas wieści o planowanych wojażach na Księżyc, czy co u bardziej śmiałych – na Marsa. Jednak czy wiedzieliście, że plany ludzkości wychodzą daleko poza te dwa obiekty? Sprawdźmy, jakie miejsca w kosmosie upatrzył sobie człowiek do zbadania w najbliższym czasie i dlaczego właśnie one? Oto przegląd kilku najciekawszych pomysłów.

    Księżyc

    Pierwszy krok postawiony przez człowieka na Księżycu w 1969 r. nie zaspokoił naszej ciekawości, wręcz przeciwnie. Mimo, że dawno nas jako ludzkości tam nie było, Księżyc wciąż pozostaje jednym z głównych kierunków najbliższych misji.

    Jednym z ciekawszych (i bardzo realnych!) pomysłów na kolonizację Księżyca jest wykorzystanie tamtejszej gleby, zwanej regolitem, do budowy bazy. Brzmi sensownie, prawda? Przecież dużo prościej jest zbudować habitat z surowców, które mamy na miejscu, niż lecieć ze sobą z ogromnym ładunkiem pełnym materiałów do budowy. Nasuwa się jednak pytanie – jak to zrobić? Naukowcy z ESA postanowili w tym celu wykorzystać… drukarkę 3D. W dzisiejszych czasach jesteśmy w stanie wydrukować całe domu, więc czemu nie budować ich na Księżycu? Pierwsze próby zakończyły się sukcesem, więc czekamy na dalszy rozwój tej technologii.


    Baza na Księżycu drukowana 3D

    Czerwona Planeta

    Niektórzy zwolennicy eksploracji kosmosu twierdzą, że zamiast zajmować się Księżycem, powinniśmy od razu sięgać dalej – na Marsa! Oczywiście, można wykorzystać w tym celu planowaną stację kosmiczną, zwaną Lunar Orbital Platform-Gateway (która miałaby zastąpić ISS) jako swoisty przystanek między Ziemią a Marsem, ale po co, jeżeli możemy dostać się tam bezpośrednio? Czołowe agencje, takie jak ESA i NASA już szykują kolejne łaziki (ExoMars czy Mars2020), które w przeciągu najbliższych kilku lat polecą badać tą planetę. Jednak coraz mocniej na tym polu widoczne są firmy prywatne, takie jak chociażby SpaceX. Wizja prezentowana przez Elona Muska rozpaliła wyobraźnię niejednej osoby. Koniecznie zapoznajcie się z jego pomysłem na całe… marsjańskie miasto.


    Baza marsjańska według SpaceX

    Według planów Elona, już w ciągu najbliższych lat możliwe będą pierwsze loty załogowe jego rakietami na Czerwoną Planetę. Jego plan to zasiedlić Marsa milionem ludzi. Brzmi jak szaleństwo? Kolejne sukcesy firmy SpaceX pozwalają wierzyć, że w tym szaleństwie jest metoda.

    Mężczyźni są z Marsa, a kobiety… z Wenus?

    A czemu nie spojrzeć w drugą stronę – na Wenus? Wprawdzie, Wenus nie jest zbyt przyjazną człowiekowi planetą, ale czy to oznacza, że ludzka stopa tam się nigdy nie wybierze? Nie do końca. Czy słyszeliście może o podniebnych miastach na Wenus? Na powierzchni Wenus panują nieciekawe dla nas warunki. Kilkadziesiąt razy większe ciśnienie, temperatura dochodząca do ponad 400 st. C., atmosfera składająca się głównie z CO2, no i te siarkowe chmury. Nie brzmi to jak miejsce, do którego ktoś chciałby lecieć. Jednak być może zmienicie zdanie. Otóż okazuje się, że na pewnej wysokości (ok. 50 km) nad powierzchnią Wenus, warunki są o wiele bardziej znośne. Ciśnienie i temperatura są podobne do tych, do których przyzwyczajeni jesteśmy na Ziemi, więc moglibyśmy tam umieścić „balony”, które unosiłyby się nad nieprzyjemnymi, niższymi warstwami atmosfery. Ze względu na podobne ciśnienie, nie musielibyśmy korzystać ze specjalnych skafandrów ciśnieniowych. Co z surowcami? Przecież nie moglibyśmy zejść na powierzchnię? Okazuje się, że moglibyśmy je pozyskiwać z atmosfery. No i nie trzeba się martwić o skomplikowane systemu lądowania, bo przecież wcale nie chcemy dotrzeć do powierzchni planety. Brzmi tak dobrze, że aż sami dziwicie się, że jeszcze tam człowieka nie ma? Otóż, jest jeden mały haczyk. Wszystko byłoby super, gdyby nie… kwas siarkowy w powietrzu. Kwas i fakt, że jeszcze nie wiemy, jak moglibyśmy stamtąd wrócić, sprawiają, że na razie mimo wszystko bardziej kierujemy się w stronę Marsa. Chociaż kto wie, może w przyszłości postęp technologiczny pozwoli nam poradzić sobie i z tymi problemami.


    Latające miasta na Wenus

    Jeśli nie Wenus, to może Tytan?

    Wysyłanie człowieka dalej, niż na najbliższe planety, jest już ogromnym wyzwaniem. Nie znaczy to jednak, że zupełnie nie planujemy misji, które pozwolą nam poznać bardziej odległe części naszego Układu Słonecznego. Ciekawe pomysły mają naukowcy na eksplorację… Tytana. Ten księżyc Saturna zainteresował ludzkość ze względu na ogromne złoża węglowodorów. Dodajmy do tego obecność na Tytanie najważniejszych pierwiastków, niezbędnych do utrzymania życia ludzkiego i powietrze podobne do ziemskiego i już przestają nas dziwić te plany. Na powierzchni Tytana wykryto jeziora i morza (tylko zamiast wody mamy ciekły metan lub etan), więc plan zbadania go za pomocą łodzi podwodnej wydaje się być sensowny. Celem byłoby największe jezioro – Kraken Mare, choć naukowcy przewidywali, że taka misja mogłaby się odbyć dopiero bliżej 2040 r.


    Misja Dragonfly i drony na Tytanie

    Drugim, równie ciekawą ideą na poznanie Tytana, jest wykorzystanie… dronów. Tak, misji Dragonfly zakłada użycie dronów do eksploracji tego księżyca Saturna. To małe latające urządzenie to wbrew pozorom bardzo dobry pomysł na zdobycie bardzo dużej ilości informacji przy jednoczesnym stosunkowo niewielkim koszcie misji. Pozwoliłby na szybkie pobranie próbek z dużej przestrzeni i w łatwiejszy sposób, niż gdyby zastosowano do tego np. balon czy samolot. Co ciekawe, pomysł ten możnaby też wykorzystać podczas innych misji.

    Kierunek: Phobos

    Wracając nieco bliżej Ziemi, nasze zainteresowanie wzbudza również Phobos. To jeden z księżyców Marsa, który ma zaledwie nieco ponad 20 km średnicy. Księżyc ten już był w centrum zainteresowania misji radzieckich w 1988 r. Teraz część osób wskazuje go jako przystanek w drodze misji załogowych na Marsa, ponieważ lądowanie na nim byłoby łatwiejsze (np. ze względu na znacznie mniejszą grawitację) i tańsze niż na samym Marsie.

    I na koniec: Europa

    Nie, nie zamierzamy wylądować rakietą na środku naszego kontynentu, a chcemy poznać bliżej kolejny księżyc – tym razem Jowisza. Misja Europa Clipper zakłada przelatywanie sondy obok wspomnianego księżyca Jowisza z bardzo dużą częstotliwością w celu jego zbadania. Skąd zainteresowanie Europą? Na jej powierzchni znajduje się słony ocean z ciekłą wodą, który mógłby być idealnym środowiskiem do powstania życia.

    Czy to wszystko? Oczywiście, że nie. Lista obiektów, które nas interesują, jest o wiele dłuższa. Chęć poznania kosmosu jest coraz większa i większa, a kolejne sukcesy tylko zachęcają ludzkość do dalszych podróży. Mam nadzieję, że w ciągu najbliższych lat człowiek rzeczywiście osiągnie zamierzone cele. I kto wie, co przyniosą nam te odkrycia?

    Tekst pierwotnie ukazał się w Magazynie Materia. Link do wydania znajduje się tutaj.

  • Kosmos na Ziemi – czyli jakie technologie zawdzięczamy eksploracji kosmosu

    Kosmos na Ziemi – czyli jakie technologie zawdzięczamy eksploracji kosmosu

    Eksploracja kosmosu wydaje się być niezwiązana z naszym codziennym życiem. Gdzieś tam daleko mądre głowy planują kolejne misje, poznają coraz dalsze kawałki kosmosu, szukają życia lub próbują zasiedlić inne planety. Z sektorem kosmicznym zwykły człowiek ma jednak do czynienia co najwyżej wtedy, kiedy śledzi stream startu rakiety. Czy tak jest naprawdę?

    Naukowcy na całym świecie pracują nad technologiami, które pozwolą nam na bardziej efektywne i sprawne poznanie przestrzeni kosmiczne. Ich odkrycia pozwalają ludzkości sięgać dalej i formułować coraz to bardziej śmiałe plany podboju kosmosu. Jak się jednak okazuje, technologie tworzone na rzecz sektora kosmicznego, wykorzystywane są także na Ziemi.

    Jedzenie i jego przygotowywanie

    Planując misje z udziałem astronautów, trzeba zadbać o wiele aspektów. Zaraz za odpowiednimi warunkami – temperaturą czy powietrzem, znajduje się jedzenie. Nie jest to prosty temat. Z jednej strony przy tak wymagających dla ludzkiego organizmu warunkach musimy dostarczyć mu wszystkie niezbędne elementy. Z drugiej strony minimalizacja wagi to podstawa – każdy kilogram ładunku przekłada się na ogromne koszty. Dodatkowo warunki panujące w przestrzeni kosmicznej nie wpływają pozytywnie na posiłki, dlatego najlepiej, aby były one w formie proszku. Podczas badań nad algami zauważono, że niektóre gatunki wytwarzają kwasy bardzo podobne do tych zawartych w mleku karmiących matek. Tak odkryto naturalne źródło kwasu tłuszczowego omega-3 , co przyczyniło się do powstania wzbogaconego o te kwasy mleko modyfikowane. Szybko jednak zostało ono zaadaptowane na Ziemi – do odżywek dla dzieci czy kulturystów. 

    Forma jedzenia to jednak tylko jeden problem – drugim jest jego przechowywanie. Popsute jedzenie mogłoby się skończyć tragicznie dla załogi misji. Rozpoczęto więc prace nad szczelnymi opakowaniami, które pozwoliłyby na utrzymanie pożywienia w dobrym stanie i ochronę przez wszelkimi zagrożeniami biologicznymi, fizycznymi czy chemicznymi. Rozwiązania te stosujemy też z powodzeniem również na naszej planecie.

    Woda

    Woda jest niezbędnym elementem każdej misji załogowej. Nie jest możliwe jednak zabranie takiej ilości czystej wody, która wystarczy do picia czy higieny podczas całej misji, dlatego musi ona krążyć w obiegu zamkniętym. Filtrowanie wody to nie jest nowa technologia, ale na potrzeby misji została przez naukowców NASA zmodyfikowana. Zaproponowano wykorzystanie wzbogaconego węgla drzewnego oraz jonów srebra, które odpowiadają za neutralizację bakterii, wirusów czy związków chemicznych. Pozwala to nie tylko oczyścić wodę, ale też zapobiec ponownemu rozwojowi bakterii w niej. Tą samą technologię stosuje się w filtrach do wody w czajnikach czy kranach.

    Ubrania

    To nie żart, technologie kosmiczne wpłynęły również na ziemską odzież! Stroje astronautów muszą być niezawodne. Do skafandrów stosuje się elementy z polimerów. Tą samą technologię wykorzystano na Ziemi, do strojów, które muszą wytrzymać ciężkie warunki – czyli na przykład ognioodporne włókna stosuje się w strojach strażaków czy wojska, a nawet na kombinezonach kierowców Formuły 1. 

    Skafandry astronautów są również testowane w tunelu aerodynamicznym. Rozwiązania stosowane przy ich budowie przeniesiono… do strojów kąpielowych. O ile zwykły człowiek raczej zakłada prosty i tani strój, tak już profesjonalni pływacy to inna historia. W 2008 r. wprowadzono stroje kąpielowe, w których zastosowano materiał i szwy zmniejszające tarcie w momencie przecinania wody. Nie powinno więc dziwić, że prawie wszyscy rekordziści i medaliści Zimowych Igrzysk w tym roku korzystali właśnie z takiego stroju. W roku wprowadzenia tych kostiumów na wszystkich zawodach ustanowiono łącznie 108 nowych rekordów świata. Nic dziwnego, że zostały zabronione, aby umożliwić rywalizację fair play, ale zmodyfikowane rozwiązania alej są stosowane wśród profesjonalnych pływaków. 

    Kilka rozwiązań, nad którymi pracowała NASA, zostało przeniesione również w świat dodatków. Wiele soczewek okularów wykonywanych jest nie ze szkła (które jest dosyć odporne na zarysowania), ale z tworzyw sztucznych. Tworzywa te są też stosowane w hełmach skafandrów kosmicznych. Muszą one zapewniać duży komfort, chronić przed promieniowaniem i być odporne na zarysowania. W jednym z ośrodków NASA wymyślono powlekanie tworzyw sztucznych warstwą węgla diamentopodobnego. Jeśli korzystacie z markowych okularów przeciwsłonecznych, być może Wasz model też korzysta z tego rozwiązania. Stosowane jest ono w jednej z serii Ray-Bana, ponieważ powierzchnia jest dzięki temu 10-krotnie bardziej odporna na zarysowania. 

    Innym przykładem nowoczesnej i kosmicznej technologii są materiały zawierające piankę poliuretanową. Opracowana przez NASA do taniej amortyzacji pilotów testowych, a obecnie stosowana we wkładkach butów, pozwalają amortyzować uderzenia stopy o ziemię i zapewniają wentylację, która jest ważna podczas uprawiania sportu. Buty to nie jedyne zastosowanie pianki – znajdziecie ją w meblarstwie (materace czy krzesła), w piłkach czy nawet kaskach. 

    Czujniki

    W tej kategorii mamy prawdziwy wysyp zastosowań technologii kosmicznej. Zacznijmy od podstawy – czujników gazu i dymu. Aby ograniczyć negatywne skutki niekontrolowanego wycieku gazu czy pożaru instalacji w wahadłowcach, należało wymyślić skuteczny sposób natychmiastowego informowania astronautów o incydencie. Tak powstały pierwsze czujniki gazu i dymu, a obecnie spotkacie je w większości miejsc – również w wielu domach. 

    Badając zawartość dymu i gazu, zależy też wspomnieć o temperaturze. To właśnie w NASA opracowano czujniki na podczerwień. Dzięki temu mamy termometry, które błyskawicznie wskazują temperaturę obiektu. Czujnik taki dokonuje kilkaset pomiarów na sekundę i wyciąga z nich średnią. Korzysta się z nich i w domach, i w szpitalach. 

    Przykład kosmicznej technologii trzyma każdy z nas w rękach i to każdego dnia. Co to?  Zwykły smartfon, lustrzanka, kamera GoPro. Ich bardzo ważnym elementem jest kamera, a obecna w niej matryca CMOS została opracowana przez NASA podczas badań nad miniaturyzacją kamer do misji, a następnie zaadaptowana na rynku fotograficznym. Stosuje się ją również w obrazowaniu medycznym. I to właśnie medycyna jest kolejnym obszarem, pełnym rozwiązać z kosmosu. 

    Medycyna

    Zacznijmy od folii NRC. Co to jest folia NRC?  To bardzo cienka, metalizowana płachta tworzywa sztucznego. Charakteryzuje ją nieprzepuszczalność pary wodnej i odbijanie 97% promieniowania cieplnego. Nie tylko w kosmosie musimy chronić się przez przegrzaniem. Dziś powszechnie stosowana w ratownictwie czy produkcji śpiworów, swój początek miała w laboratoriach NASA w latach 60. 

    Innym ciekawym przykładem jest skonstruowanie urządzenia wspomagającego pracę komór serca. Projekt inspirowany pompą paliwową stosowaną w promach kosmicznych obecnie pomaga pacjentom z niewydolnością serca oczekującym na przeszczep, dzięki czemu mogą oni pozostać stabilni hemodynamicznie w oczekiwaniu na znalezienie dawcy. Zdarza się również, że ta automatyczna pompa działa tak dobrze, że przeszczep serca staję się zbędny.

    Co więcej, naukowcy z Jet Propulsion Laboratory opracowali system cyfrowego przetwarzania obrazów wykorzystywany obecnie w diagnostyce obrazowej. Urządzenia takie jak rezonans magnetyczny czy tomograf komputerowy dostarczają lekarzom bezcennych informacji niezbędnych w diagnozowaniu nowotworów, zatorów naczyń oraz innych schorzeń. Bez technologii wynalezionych przez NASA mogłoby być to niemożliwe.

    Obecnie w medycynie wykorzystywany jest szereg urządzeń, które mają swoje korzenie w technologiach kosmicznych. Termometry na podczerwień, pompy insulinowe, protezy kończynowe czy diody LED wykorzystywane w neurochirurgii to tylko kilka innych przykładów szerokiej gamy kosmicznych technologii wykorzystywanych bardziej przyziemnie. Systemy telemedyczne, automatyczne roboty chirurgiczne oraz liczne czujniki kontrolujące podstawowe parametry życiowe astronautów to obecnie testowane i ulepszane urządzenia, które z powodzeniem znajdują zastosowanie w wielu szpitalach na świecie. Dzięki ‘medycynie na odległość’ stanie się możliwe niesienie pomocy medycznej w obszarach trudno dostępnych np. dotkniętych wojną czy katastrofą klimatyczną. 

    Inne rozwiązania

    Nikomu wyjaśniać nie trzeba, że kable nie są najwygodniejszym rozwiązaniem w kosmosie. To rozwój tej technologii dla zastosowań kosmicznych sprawił, że teraz mamy bezprzewodowe zestawy słuchawkowe czy sprzęty użytku domowego, jak odkurzacze. Oczywistym przykładem jest także nawigacja satelitarna. Rój satelitów w przestrzeni kosmicznej nad Ziemią pozwala nam określać naszą pozycję. Systemy GPS wykorzystywane są w transporcie – kierowaniu ruchem samochodów, samolotów czy nawet na drodze morskiej. Wykorzystujemy je w geodezji, przemyśle turystycznym czy pomagają nam zabezpieczyć nasze dobra przed kradzieżą.

    To tak naprawdę tylko wybrane zastosowania technologii, które pierwotnie zostały wynalezione na potrzeby naszej eksploracji kosmosu. Jeśli coś jednak sprawdzi w tak wymagających warunkach, jakie panują w kosmosie, to z pewnością sprawdzi się również na Ziemi. Nie powinna nas więc dziwić szybkość i skuteczność, z jaką adaptujemy te rozwiązania do zastosowań bardziej przyziemnych. Rozwój technologii kosmicznych jest tak dynamiczny, że biorąc pod uwagę, iż  bez nie tak dawnych wynalazków dziś nie wyobrażamy sobie codziennego życia, możemy domniemywać, że już wkrótce następne obszary naszego życia diametralnie zmienią się dzięki kolejnym odkryciom naukowców NASA i pokrewnych.

    Artykuł ukazał się pierwotnie w Magazynie eXperyment. Link do wydania znajduje się tutaj.